自动装载机及控制方法与流程

1.本发明涉及运输技术领域，尤其涉及一种自动装载机及控制方法。


背景技术：

2.在机场场内运输场景下，机场乘客的行李物品等传输至航站楼的装运位置后，需要将转盘输送过来的物品依次堆垛码放至物品散货拖车或飞机散货集装箱内部。
3.传统的转运堆垛方式主要依靠人工，转运工将物品搬运并装载至拖车或飞机散货集装箱内部，该种方式对人的体力考验比较大，长时间工作对人的身体有损伤。针对该问题，后来发展出另一种转运堆垛方式，即通过人工操作半自动化设备将物品搬运并装载至拖车或飞机散货集装箱内部，然而，通过人工操作半自动化设备在搬运过程中需要操作工借助半自动化的辅助设备搬运，虽然相比纯人力搬运节省了体力，但是自动化程度不高，依然需要耗费较大的体力才能完成物品装载。
4.另外，现有技术的另一种全自动化机器人对物品进行搬运并装载，然而受限于制造和使用成本较高，且对物品的外形状态要求较高，仅能对具有一定硬度且表面平整的物品进行搬运装载，不能适配硬度不够或表面不平整的物品，如，背包，因此，全自动化机器人能搬运的物品种类极为有限，一部分常见的物品种类不能被搬载，更进一步，做工效率较低，搬运效率不高，目前市场接受度较低，不能广泛普及应用。


技术实现要素：

5.本发明的一个目的在于提供一种自动装载机及控制方法，其中自动装载机通过多级伸缩输送带实现对不同物品的输送，本发明对所输送物品的材质、硬度、表面平整度等要求较低，能够被广泛应用于各类使用场景，市场前景好。
6.本发明的一个目的在于提供一种自动装载机及控制方法，其中自动装载机通过多轴活动机构实现不同方位的移动，代替人工操作，自动化程度高。
7.本发明的一个目的在于提供一种自动装载机及控制方法，其中多级伸缩输送带能够一次输送两件行李，工作效率较高，节省时间和使用成本。
8.本发明就上述技术问题而提出的技术方案如下：
9.一方面，本发明提供了一种自动装载机，包括：
10.多轴活动机构，所述多轴活动机构至少包括水平活动装置、竖向活动装置及活动末端；
11.设于所述活动末端上的多级伸缩输送带装置及伸缩驱动装置，所述多级伸缩输送带装置包括依次层叠设置的多个伸缩输送带装置，其中，位于顶层的所述伸缩输送带装置为用于接收物品的一级伸缩输送带装置，位于所述一级伸缩输送带装置下的各级伸缩输送带装置用于依次接收上一级的伸缩输送带装置输送的物品并继续输送；
12.所述伸缩驱动装置用于驱动所述多级伸缩输送带装置中的各级伸缩输送带装置进行伸缩。
13.根据上述的自动装载机，所述多级伸缩输送带装置包括安装架，所述一级伸缩输送带装置被设于所述安装架的顶层，所述伸缩驱动装置被设于所述安装架，所述一级伸缩输送带装置下的各级伸缩输送带装置位于所述一级伸缩输送带装置的下方。
14.根据上述的自动装载机，所述伸缩驱动装置包括伸缩驱动传动链轮、伸缩驱动动力链轮及伸缩驱动链条，所述伸缩动力链轮通过所述伸缩驱动链条带动所述伸缩驱动传动链轮转动；
15.所述安装架上还设有导轨，所述伸缩驱动装置还包括与所述伸缩驱动链条连接的装配件，所述装配件被可移动地设于所述导轨；
16.所述多级伸缩输送带装置的各级伸缩输送带装置分别设置在相应的所述装配件上，所述导轨用于在所述多级伸缩输送带装置的各级伸缩输送带装置进行伸缩时活动时供所述装配件活动。根据上述的自动装载机，在所述安装架上还设有对所述安装块进行限位的伸行程限位件和/或缩行程限位件。
17.根据上述的自动装载机，所述伸缩驱动装置包括多个伸缩气缸，各个所述伸缩气缸的伸缩杆端部均设有固定块，所述一级伸缩输送带装置下的各级伸缩输送带装置设置在所述固定块上。
18.根据上述的自动装载机，所述多级伸缩输送带装置的伸缩输送带装置均包括传动滚筒、输送带及电动滚筒，所述电动滚筒用于通过所述输送带带动所述传动滚筒转动。
19.根据上述的自动装载机，所述水平活动装置包括第一驱动器、第一基座及设于所述第一基座上的水平轨道，所述水平活动承载件滑动设置在所述水平轨道上；所述第一驱动器用于驱动所述水平活动承载件活动。
20.根据上述的自动装载机，所述竖向活动装置包括第二驱动器、第二基座及设于所述第二基座上的竖向轨道，所述竖向活动承载件滑动设置在所述竖向轨道上；所述第二驱动器用于驱动所述竖向活动承载件活动。
21.另一方面，本发明还提供一种自动装载机的控制方法，所述方法包括：
22.利用预设感应器获取物品的位置信息及待放置位置信息；
23.根据所述位置信息控制所述水平活动装置的水平活动量、所述竖向活动装置的竖向活动量；根据所述待放置位置信息确定所述多级伸缩输送带装置的伸缩量；
24.若所述多级伸缩输送带装置接收到物品，则依次通过所述一级伸缩输送带装置及以下的各级伸缩输送带装置将物品输送至待放置位置信息所对应的待放置位置。
25.根据上述的自动装载机的控制方法，在所述利用预设感应器获取物品的位置信息及待放置位置信息之前，所述方法包括：
26.利用视觉相机获取物品放置处的物品放置情况影像；
27.根据所述物品放置情况影像判断物品空缺位置以作为所述待放置位置。
28.本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
29.本发明所提供的自动装载机能实现完全自动化装载物品。装载机能实现三轴活动，配合视觉分析能够将物品较为精准装载在拖车或飞机散货集装箱内部。与此同时，还能兼容不同形状、材质及大小的物品，可降低在转移物品过程中损坏物品几率，且能将物品输送至拖车或飞机散货集装箱内部，不需要设计复杂的抓取装置。此外，装载效率提高，且采用多级伸缩输送带装置的设计，各级伸缩输送带装置的输送带能实现一次接两件物品，具
有暂存功能，经济性及效率性俱佳。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本发明提供的自动装载机在一实施方式下的立体结构示意图。
32.图2为本发明提供的水平活动装置的立体结构示意图。
33.图3为本发明提供的竖向活动装置在一视角下的立体结构示意图。
34.图4为本发明提供的竖向活动装置在另一视角下的立体结构示意图。
35.图5为本发明提供的多级伸缩输送带装置的立体结构示意图。
36.图6为本发明提供的多级伸缩输送带装置的纵截面结构示意图。
37.图7为本发明提供的自动装载机的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
38.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
39.参见图1至6，揭露了本发明提供的自动装载机的一实施方式，所述自动装载机100主要应用于货物运输系统，更具体地，如，用于机场等场景下接收行李转盘输送带输送的行李并转移至如拖车或飞机散货集装箱的指定位置处。
40.本发明提供的自动装载机100可包括多轴活动机构，所述多轴活动机构用于通过多轴运动配合，可使所述多轴活动机构的活动末端能够活动至目标位置、目标高度及处于目标姿态。
41.本实施方式中，所述多轴活动机构包括水平活动装置11、竖向活动装置12，而在活动末端上设有多级伸缩输送带装置13及伸缩驱动装置14。多级伸缩输送带装置13包括依次层叠设置且伸缩行程依次增长的多个伸缩输送带装置，其中，位于顶层的伸缩输送带装置为用于接收行李的一级伸缩输送带装置132，位于所述一级伸缩输送带装置132下的各级伸缩输送带装置用于依次接收上一级的伸缩输送带装置输送的行李并继续输送。所述伸缩驱动装置14用于驱动所述多级伸缩输送带装置13中的各级伸缩输送带装置进行一或多次伸缩，以达到目标位置。
42.可以理解的是，依次层叠设置的各级伸缩输送带装置的输送带可以相互独立设置，也即各级伸缩输送带装置的输送带互不接触不干扰其他级的伸缩输送带装置的运作，利于对各级伸缩输送带装置的独立控制，提高输送行李的灵活度。当然，各级伸缩输送带装置的输送带还可相互接触，此时，各级伸缩输送带装置的输送带的运动相对统一整体化，并在一定程度上节省输送带运转所需的驱动力。
43.参见图2，优选地，水平活动装置11主要用于运载其上的竖向活动装置12在x轴方向活动，也就是，竖向活动装置12依靠水平活动装置11实现水平方向的位移，水平活动装置11可包括用于承载竖向活动装置12的水平活动承载件114，竖向活动装置12通过水平活动
承载件114被设于水平活动装置11，此外，还包括第一驱动器(图中采用电机，对应为第一电机118)、第一基座111及水平轨道113，具体地：
44.在第一基座111上设有第一导向槽112，此处，水平轨道113可包括两根第一槽式导轨，两个第一槽式导轨分别位于第一导向槽112两侧的第一基座111上，两个第一槽式导轨分别被设于第一导向槽112的两侧。在所述第一导向槽112中设有第一链条115、第一传动链轮116及用于与第一电机118的输出端连接的第一动力链轮117，第一动力链轮117和第一传动链轮116通过所述第一链条115连接。水平活动承载件114的非承载作用面上设有与第一链条115匹配的固定齿，或者水平活动承载件114的非承载作用面与第一链条115固定连接，也就是，水平活动承载件114被可移动地设于第一链条115，因而，在第一电机118带动第一动力链轮117转动后，在第一链条115的进一步作用下，带动水平活动承载件114沿水平轨道113运动及带动第一传动链轮116转动，而水平活动承载件114则可以进一步带动其上的竖向活动装置12在x轴上平移，竖向活动装置12通过水平活动承载件114实现在水平方向上的平移。
45.本实施方式中，水平活动承载件114可包括第一板体1141及安装于第一板体1141两边侧的第一滚轮1142，两边侧的第一滚轮1142均滚动设置在第一槽式导轨的槽体内，从而使得水平活动承载件114与第一基座111之间的摩擦方式为滚动摩擦，且双边侧的第一滚轮1142可提高水平活动承载件114在活动中的稳定性。
46.进一步的，在本发明的另一实施方式中，与上述实施方式的不同之处为，水平轨道113可包括两个第一导轨，两个第一导轨分别被设于第一导向槽112的两侧，水平活动承载件114还包括安装于第一板体1141两边侧的第一滑块(图未示出，为对应第一滚轮的一种变体结构)，每个第一滑块被可移动地分别设于每个第一导轨，水平活动承载件114与第一基座111之间的摩擦方式为滑动摩擦。值得注意的是，仅阐述不同之处是为了描述简洁，便于理解，不作为对本发明的任何限制。
47.本实施方式中，第一基座111具体采用长方形基体，而第一基座111上设置的第一导向槽112为方形槽，两根第一槽式导轨分别设置长方形基体的长边上。第一板体1141由四个第一滚轮1142支撑，第一滚轮1142被可转动地设置在一安装板(图未示出)上，而该安装板的上边沿则与第一板体1141的边侧整体成型。
48.可以理解的是，所述水平活动承载件114的非承载作用面与第一板体1141承载所述竖向活动装置12的承载板面被相对且异面地设置。
49.为了限制水平活动承载件114的活动范围，在第一基座111上还设有第一限位件119，所述第一限位件119可以为挡片，亦可为用于控制第一电机118关闭的限位开关。
50.参见图3、4，其中，图3为本发明提供的竖向活动装置在一视角下的立体结构示意图；图4为本发明提供的竖向活动装置在另一视角下的立体结构示意图，结合图1、图2、图6，竖向活动装置12可包括用于承载多级伸缩输送带装置13及伸缩驱动装置14的竖向活动承载件124，此外，还包括第二驱动器(图中同样采用电机，对应为第二电机128)、第二基座121及竖向轨道123，所述第二基座121可包括一竖向设置的立柱1211，竖向轨道123沿立柱1211被竖向设置，而第二电机128则用于驱动竖向活动承载件124在竖向上活动，具体地：
51.第二基座121被固定设置在水平活动承载件114的第一板体1141上，在立柱1211上设有第二导向槽122，同样地，此处的竖向轨道123可包括两根第二槽式导轨，两个第二槽式
导轨分别位于第二导向槽122两侧的立柱1211上。在第二导向槽122中设有第二链条125、第二传动链轮126及用于与第二电机128的输出端连接的第二动力链轮127，第二动力链轮127和第二传动链轮126通过所述第二链条125连接。
52.本实施方式中，竖向活动承载件124可包括第二板体1241及安装于第二板体1241两边侧的第二滚轮1242，两边侧的第二滚轮1242均滚动设置在第二槽式导轨的槽体内，从而使得竖向活动承载件124与立柱1211之间的摩擦方式为滚动摩擦，且双边侧的第二滚轮1242可提高竖向活动承载件124在活动中的稳定性。第二电机128被设置在立柱1211的顶端，而竖向活动承载件124的非承载作用面可与第二链条125固定连接，或者竖向活动承载件124上设有与第二链条125匹配的固定齿，也就是，竖向活动承载件124被可活动地设于第二链条125。
53.进一步的，在本发明的另一实施方式中，与上述实施方式的不同之处为，竖向轨道123可包括两个第二导轨，两个第二导轨分别被设于第二导向槽122的两侧，竖向活动承载件124还包括安装于第二板体1241两边侧的第二滑块(图未示出，为对应第二滚轮的一种变体结构)，每个第二滑块被可移动地分别设于每个第二导轨，竖向活动承载件124与立柱1211之间的摩擦方式为滑动摩擦。值得注意的是，仅阐述不同之处是为了描述简洁，便于理解，不作为对本发明的任何限制。
54.可以理解的是，所述竖向活动承载件124的非承载作用面与第二板体1241承载所述多级伸缩输送带装置13及所述伸缩驱动装置14的承载板面被相对且异面地设置。
55.本实施方式中，立柱1211具体采用长方形立柱，而立柱1211上设置的第二导向槽122为同样方形槽，两个第二槽式导轨被分别设置在长方形立柱的两个长边上，且位置相对。第二板体1241同样由四个第二滚轮1242提供滚动支持，或由四个第二滑块提供滑动支持，且其所需的支撑力可由第二链条125提供。与水平活动装置11同理地，第二滚轮1242可转动设置在一安装板上，或第二滑块可滑动地设置在该安装板上，而该安装板的板沿则可以第二板体1241的边沿整体成型。
56.在第二电机128带动第二动力链轮127转动后，在第二链条125的进一步作用下，竖向活动承载件124被带动且沿竖向轨道123运动，第二传动链轮126被带动从而转动，而竖向活动承载件124则可以进一步带动被设于竖向活动承载件124上的多级伸缩输送带装置13、伸缩驱动装置在z轴上平移。
57.同样地，为了形成竖向活动承载件124的活动范围，在立柱1211上还设有第二限位件129，所述第二限位件129可以为挡片，亦可为用于控制第二电机128关闭的限位开关，竖向活动承载件124的活动范围。
58.本实施方式中，进一步的，在立柱1211的一侧上还可固定设置一托架，以供用于控制相应驱动各个驱动器的机箱15放置。
59.综合图2-4，本发明的水平活动承载件114和竖向活动承载件124均包括板体结构，且在板体结构上开设有多个镂空口，从而有助于降低其自重，利于降低驱动功率需求。
60.此处，所述多轴活动机构包括为两轴活动机构，即包括x轴和z轴直角坐标。可以理解的是，所述多轴活动机构还可为五轴活动机构，即包括三个直角坐标和两个旋转坐标，来更精确地控制位于其活动末端的多级伸缩输送带装置13及伸缩驱动装置14的姿态，提升行李转运的精准性。值得注意的是，所述多轴活动机构还可以被实施为三轴或四轴活动机构，
在本发明中，所述多轴活动机构的轴数不作限制，在不同的应用场景中，能够被实施为不同的轴数。
61.可以理解的是，所述多轴活动机构还可为多轴活动机械臂，所述机械臂通过多轴配合将所述多级伸缩输送带装置移至预设位置且保持预设姿态。
62.参见图5、6，其中，图5为本发明提供的多级伸缩输送带装置的立体结构示意图；图6为本发明提供的多级伸缩输送带装置的纵截面结构示意图。多级伸缩输送带装置13为两级伸缩输送带装置，包括位于顶层的一级伸缩输送带装置132及位于一级伸缩输送带装置132与伸缩驱动装置14之间的二级伸缩输送带装置133，一级伸缩输送带装置132的输送带用于接收物品，如，行李转盘输送带输送的行李，并移送至二级伸缩输送带装置133的输送带上，再由二级伸缩输送带装置133将物品移送至预设位置，如，行李散货拖车或飞机散货集装箱内部。
63.一级伸缩输送带装置132与二级伸缩输送带装置133被相对独立地设置，其中，一级伸缩输送带装置132可包括第一输送带1321、第一传动滚筒1322及第一电动滚筒1323，所述第一电动滚筒1323通过第一输送带1321带动第一传动滚筒1322转动，同时第一输送带1321可带动其上的行李发生位移。二级伸缩输送带装置133用于接收一级伸缩输送带装置132输出的行李。与一级伸缩输送带装置132同理，二级伸缩输送带装置133可包括第二输送带1331、第二传动滚筒1332及第二电动滚筒1333，所述第二电动滚筒1333通过第二输送带1331带动第二传动滚筒1332转动，同时第二输送带1331可带动第二输送带1331上的行李发生位移。
64.本实施方式中，一级伸缩输送带装置132可相对二级伸缩输送带装置133被相对固定地设置，也即一级伸缩输送带装置132可相对固定在安装架131上，而二级伸缩输送带装置133即可在伸缩驱动装置14的驱动下，相对一级伸缩输送带装置132伸出，并伸向物品的待放置位置处，从而将物品输送到位。在一些变形实施例中，所述一级伸缩输送带装置132同样可伸缩地安装在安装架131上，也即一级伸缩输送带装置132与二级伸缩输送带装置133均可相对安装架131伸缩。
65.伸缩驱动装置14可包括伸缩驱动链条141、伸缩驱动动力链轮142及第三传动轮143，伸缩驱动动力链轮142通过伸缩驱动链条141带动伸缩驱动传动链轮143转动。
66.更具体地，所述安装架131上还可设置有导轨1312，导轨1312可以被实施为滑轨，此处，在伸缩驱动链条141上设有与二级伸缩输送带装置133对应的装配件144，装配件144可以被实施为滑块，而二级伸缩输送带装置133即设置在装配件144上。导轨1312用于在二级伸缩输送带装置133进行伸缩时活动时供装配件144活动。此处，安装架131为包括与竖向活动承载件124连接的连接架1311以及用于为所述多级伸缩输送带13及伸缩驱动装置14提供固定及支撑的支撑架1313。
67.可以理解的是，在其他实施方式中，导轨1312还可以被实施为槽式导轨，装配件144可以被实施为滚轮，槽式导轨用于在二级伸缩输送带装置133进行伸缩时活动时供滚轮活动。
68.可以理解的是，在其他实施方式中，一级伸缩输送带装置132和二级伸缩输送带装置133均可相对安装架131伸缩，此时，安装架131上设有两组导轨1312，而伸缩驱动装置14则设有两组装配件144及相应的链轮、链条组件等。
69.可以理解的是，作为伸缩驱动装置14的一种变形实施方式，伸缩驱动装置14还可包括具有伸缩杆的气缸，利用气缸驱动伸缩杆，以带动一级伸缩输送带装置132和/或二级伸缩输送带装置133伸缩。
70.可以理解的是，相对于水平活动装置11带动竖向活动装置12在x轴上活动、竖向活动装置12带动多级伸缩输送带装置13在z轴上活动而言，所述多级伸缩输送带装置13在伸缩过程中即带动多级伸缩输送带装置13上的物品在y轴上活动。
71.为了限制装配件144的活动范围，在安装架131上还设有用于对装配件144进行限位的缩行程限位件145和/或伸行程限位件146，其中，各个限位件同样可为挡片，或者限位开关，或者其他能够达成同样限位效果的元件，在此不作限制。
72.在使用图1中的自动装载机100对物品进行转移时，结合图2至图6，在一种应用场景下，如，在机场行李转盘对行李进行转移的场景下，行李经安检及姿态调整后，由自动装载机100依据机器视觉技术可判断接收行李的位置，通过控制多轴活动机构进行动作，使得位于多级伸缩输送带装置13顶层的一级伸缩输送带装置132可接收输送下来的行李。其后，再依据机器视觉技术判断行李的待放置位置，并通过控制多轴活动机构及伸缩驱动装置14进行动作、控制多级伸缩输送带装置13的输送带将行李放置于待放置位置处。可以理解的是，在将行李放置在待放置位置后，还可控制伸出的各级伸缩输送带装置缩回，以待完成下一次将行李放置在另一待放位置处的动作。
73.本发明所提供的自动装载机100能实现完全自动化装载物品。自动装载机100能实现三轴活动，配合视觉分析能够将物品，如，行李，较为精准装载在拖车或飞机散货集装箱内部。与此同时，还能兼容不同形状、材质及大小的物品，可降低在转移物品过程中损坏物品几率，且能将物品输送至拖车或飞机散货集装箱内部，不需要设计复杂的抓取装置。此外，装载效率提高，且采用多级伸缩输送带装置的设计，各级伸缩输送带装置的输送带能实现一次接两件行李，效率提升，各级伸缩输送带装置的输送带具有暂存物品的功能，经济性及效率性俱佳。
74.参见图7，为本发明提供的自动装载机的控制方法的流程示意图，所述控制方法主要应用于上述的自动装载机，通过控制各个装置、模块之间的配合，以达到利用自动装载机精准转移物品的目的。
75.如图7所示，所述控制方法可包括如下步骤：
76.步骤s101：利用预设感应器获取物品的位置信息及待放置位置信息。此处，可利用视觉相机获取物品经安检及姿态调整后所在的位置影像，此外，还可利用该视觉相机或另设置一视觉相机获取物品的待放置区域的物品放置情况影像。
77.本步骤中，可利用图像识别技术识别影像中的物品，并判断物品所在的位置。可以理解的是，在本步骤之前，还可通过如下方式获取所述待放置位置：
78.利用视觉相机获取物品放置处的物品放置情况影像，其后，根据所述物品放置情况影像判断物品空缺位置以作为所述待放置位置。
79.步骤s102：根据所述位置信息控制所述水平活动装置的水平活动量、所述竖向活动装置的竖向活动量；根据所述待放置位置信息确定所述多级伸缩输送带装置的伸缩量。
80.本步骤中，在获取到物品的位置信息后，通过控制水平活动装置的水平活动承载件及竖向活动装置的竖向活动承载件的活动量，以将多级伸缩输送带装置移至合适的高度
及位置。而在获取到待放置位置信息后，通过控制一级伸缩输送带装置及/或其以下的各级伸缩输送带装置依次逐级伸出，以将物品放置到相应的位置。可以理解的是，根据所述待放置位置信息，即可判定所述多级伸缩输送带装置的伸缩量，包括伸缩级数及伸缩的长短。
81.步骤s103：若所述多级伸缩输送带装置接收到物品，则依次通过所述一级伸缩输送带装置及以下的各级伸缩输送带装置，将物品输送至待放置位置信息所对应的待放置位置。
82.本步骤中，在获取到所述多级伸缩输送带装置的伸缩量后，即可控制伸缩驱动装置驱动相应级数的伸缩输送带装置进行伸缩，并启动各级伸缩输送带装置以利用各级伸缩输送带装置的输送带将物品输送至所述待放置位置。
83.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。